Površinski efekat

Površinski efekat (skin efekat) je pojava neravnomerne raspodele naizmenične struje po preseku provodnika, tj. sklonost naizmenične struje da se rasporedi unutar provodnika tako da je gustina struje najveća pri površini provodnika i smanjuje se u unutrašnjosti provodnika. Ovaj efekat je izraženiji što je provodnik deblji i učestanost viša. Električna struja teče uglavnom na površini provodnika, između spoljne površine i nivoa koji se naziva dubina provodnika. Površinski efekat dovodi do povećanja impedanse provodnika na višim frekvencijama.

Uzrok uredi

Vrtložne struje (koje nastaju usled promene magnetnog polja), ukidaju tok struje u centru provodnika i pojačavaju ga ka površini.

Efekat se javlja usled suprotstavljenih vrtložnih struja izazvanih promenljivim magnetnim poljem. Provodnici, obično u obliku žica, mogu se koristiti za prenos električne energije ili signala koristeći naizmeničnu struju koja teče kroz njih. Nosioce naelektrisanja koji čine struju, obično elektrone, pokreće električno polje zbog izvora električne energije. Naizmenična struja u provodniku proizvodi naizmenično magnetno polje u i oko provodnika. Kada se promeni intenzitet struje u provodniku, magnetno polje se takođe menja. Promena u magnetnom polju, zauzvrat, stvara električno polje koje se suprotstavlja promeni intenziteta struje. Ovo suprotno električno polje se naziva "kontraelektromotorna sila" (EMS). EMS je najjača u središtu provodnika i prisiljava provodne elektrone na spoljašnju stranu provodnika, kao što je prikazano na dijagramu na desnoj strani.^[1]^[2]

Efekat je prvi put opisan u članku Horasa Lamba iz 1883. godine za slučaj sfernih provodnika, a generalizovan je na provodnike bilo kog oblika od strane Olivera Hevisajda 1885. godine.

Uticaj materijala na površinski efekat uredi

Površinski efekat je izraženiji ako su specifična provodnost( σ) provodnika i njegova permeabilnost( μ) veći. Gvozdena žica je beskorisna za naizmenične vodove (osim za dodavanje mehaničke čvrstoće služeći kao jezgra za neferomagnetski provodnik kao što je aluminijum). Površinski efekat takođe smanjuje efektivnu debljinu laminacija u energetskim transformatorima, povećavajući njihove gubitke.

Ublažavanje posledica uredi

Svaki 3-žični snop u ovoj instalaciji prenosa snage deluje kao jedan provodnik. Jedna žica koja koristi istu količinu metala po kilometru bi imala veće gubitke zbog površinskog efekta .

Tip kabla od pletene žice, licnasti kabl (od nemačke Litzendraht, pletene žice) se koristi za ublažavanje površinskog efekta za frekvencije od nekoliko kiloherca do oko jednog megaherca. Sastoji se od niza izolovanih žičanih niti sastavljenih zajedno, tako da ukupno magnetno polje deluje jednako na sve žice i uzrokuje ravnomernu raspodelu ukupne struje među njima. Sa malim površinskim efektom na svaku od tankih niti, snop nema isto povećanje otpornosti pri naizmeničnoj struji koje bi imao čvrsti provodnik iste površine poprečnog preseka, usled površinskog efekta.^[3]

Vidi još uredi

Reference uredi

^ Standard handbook for electrical engineers. Fink, Donald G., Beaty, H. Wayne. (14. izd.). New York: McGraw-Hill. 2000. ISBN 9780070209756. OCLC 50802294.
^ Johnson, Howard W. (2003). High-speed signal propagation : advanced black magic. Graham, Martin, 1926-. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall/PTR. ISBN 9780130844088. OCLC 51009388.
^ Popović, Branko D. (1993). Osnovi elektrotehnike II - 8.izdanje. Beograd: Nauka. str. 159. ISBN 978-86-7621-012-1.

Spoljašnje veze uredi

Uticaj površinskog efekta u kablovima za zvučnike

[1] Standard handbook for electrical engineers. Fink, Donald G., Beaty, H. Wayne. (14. izd.). New York: McGraw-Hill. 2000. ISBN 9780070209756. OCLC 50802294.

[2] Johnson, Howard W. (2003). High-speed signal propagation : advanced black magic. Graham, Martin, 1926-. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall/PTR. ISBN 9780130844088. OCLC 51009388.

[3] Popović, Branko D. (1993). Osnovi elektrotehnike II - 8.izdanje. Beograd: Nauka. str. 159. ISBN 978-86-7621-012-1.

[1]

[2]

[3]